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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung,
die eine Verzögerungsschaltung
umfasst, um einem Zeitsteuerimpulssignal eine Verzögerungszeit
zu erteilen, und ferner eine Ausgleichsschaltung zum Interpolieren
des Verbrauchsstroms der Verzögerungsschaltung;
ferner ein Verfahren zum Einstellen eines Ausgleichsstrombetrags
in der Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung; ferner einen Zeitgeber,
der die Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung umfasst; und ferner
ein Halbleitertestgerät.
Um genau zu sein, die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung,
ein Verfahren zum Einstellen eines Ausgleichsstrombetrags, einen
Zeitgeber und ein Halbleitertestgerät, welche geeignet sind, um
den Betrag eines Ausgleichsstroms einer Ausgleichsschaltung einzustellen.
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Stand der
Technik
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Vor
der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme
auf 6 der Entwurf eines herkömmlichen Halbleitertestgeräts beschrieben
werden.
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Wie
es in 6 gezeigt ist, umfasst ein Halbleitertestgerät 1,
das eine integrierte Halbleiter-Schaltung (Prüfling DUT) 10 als
Testziel testet, als Hauptkomponenten einen (nicht gezeigten) Testprozessor
zum Steuern des gesamten Halbleitertestgeräts 1, einen Mustergenerator 11 zum
Erzeugen eines Testmusters, eines Erwartungswertmusters oder dergleichen,
einen Signalformformer 12 zum Formen des Testmusters aus
dem Mustergenerator 11 in eine Testsignalform, eine Treiberschaltung 13 zum
Senden der im Signalformformer 12 geformten Testsignalform
an den Prüfling 10, einen
Musterkomparator 15 zum logischen Vergleichen eines vom
Prüfling 10 über einen
Komparator 14 gesendeten Testergebnisses mit dem Erwartungswertmuster
aus dem Mustergenerator 11, um zu erfassen, ob sie miteinander übereinstimmen,
um zu entscheiden, ob der Prüfling 10 annehmbar
ist, einen Zeitgeber 20 zum Erzeugen eines Zeitsteuerimpulssignals
und dann Anlegen des Zeitsteuerimpulssignals an den Signalformformer 12, an
den Komparator 14, an den Musterkomparator 15 etc.,
um die Zeitsteuerung eines Tests festzulegen, ferner eine Triggersignalausgangsschaltung 40 zum Ausgeben
eines Triggersignals an den Mustergenerator 11 und an den
Zeitgeber 20 etc.
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Unter
diesen Komponenten erzeugt der Zeitgeber 20 einen Takt,
dem eine bestimmte Verzögerungszeit
ab einem Referenzzeitpunkt erteilt worden ist, und gibt diesen Takt
als ein Zeitsteuerimpulssignal aus.
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Der
Aufbau und die Funktionsweise dieses Zeitgebers 20 werden
unter Bezugnahme auf die 7 und 8 erläutert werden.
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Es
gilt zu beachten, dass bei dieser Erläuterung eine „Einstellung
1" RATE 4,8 ns und
CLK 3,3 ns beinhaltet, eine „Einstellung
2" RATE 7,5 ns und
CLK 4,0 ns beinhaltet und eine „Einstellung 3" RATE 18,0 ns und
CLK 1,0 ns beinhaltet, wie es in (a) und (b) in 8 gezeigt
ist.
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Darüber hinaus
beträgt
die Periode eines Referenztakts (REFCLK) 4 ns ((c) in 8).
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Ein
RATE-Signal sendet „H" für ein DATA RATE
mit der Auflösung
einer Basisperiode und mit der Zeitsteuerung des Starts von RATE
((d) in 8).
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Eine
RATE-Einstellung (RATE-Daten mit hoher Auflösung) für die Basisperiode oder weniger wird
im Vorhinein in einen Rate-Speicher 21 geschrieben und
in Erwiderung auf ein Adresssignal (TS-Signal) eines Speichers synchron
mit dem RATE-Signal ausgegeben.
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Es
gilt zu beachten, dass die Daten mit hoher Auflösung in Echtzeit zum RATE-Signal addiert werden
und das RATE-Signal einen Zyklus verschoben und in einen Periodenzähler (COUNTER) 22 eingegeben
wird, wenn ein Überrag
auftritt.
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In
Erwiderung auf das RATE-Signal wird synchron mit REFCLK „#0" in den Periodenzähler 22 geladen
und der Periodenzähler 22 zählt REFCLK
((e) in 8).
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In
einem Zeitsteuerungsspeicher 23 sind Verzögerungsdaten,
die das ganzzahlige Vielfache der REFCLK-Periode sind, in einer
High-Order (MSB) geschrieben worden und Verzögerungsdaten, gleich oder kleiner
als die REFCLK-Periode, sind in einer Low-Order (LSB) geschrieben
worden und sie werden in Erwiderung auf das Adresssignal 8TS-Signal)
des Speichers synchronisiert mit dem RATE-Signal ausgegeben.
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Die
High-Order des Zeitsteuerungsspeichers 23 und des Periodenzählers 22 entsprechen
einander in allen Bits und CLKENB-Daten, die REFCLK penetrieren,
werden nur in einem Zyklus ausgegeben, wo sie einander entsprechen
((e), (f) und (g) in 8).
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Die
Ausgabe des Rate-Speichers 21 wird in Echtzeit zu den Daten
aus einem vorhergehenden Zyklus addiert und Periodenkomponenten
gleich oder kleiner als die REFCLK-Periode des RATE-Signals werden
als Daten generiert ((h), (i) und (j) in 8).
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Es
gilt zu beachten, dass gepunktete Pfeile in 8 Additionen
bedeuten.
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Darüber hinaus
wird die Addition für
die Daten des Rate-Speichers seit dem Begin einer Operation fortgeführt und
Teile der RATE-Einstellungen werden in Echtzeit berechnet.
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Darüber hinaus
werden niedrigere Bits des Zeitsteuerungsspeichers 23 zu
den Daten addiert und der Übertrag
wird als ein Steuersignal zum Verzögern eines CLKENB-Signals ((K) in 8)
für einen
Zyklus verwendet und dann wird das Ergebnis der Addition (über ein
FIFO 24) mit der Phase der Daten zur Verwendung als ein
Steuersignal einer Verzögerungsschaltung
(FINE VD1) 25-1 und einer Verzögerungsschaltung (FINE VD2) 25-2 (im
Folgenden gemeinsam als eine „Verzögerungsschaltung 25" bezeichnet)
gekoppelt ((1) und (m) in 8).
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Die
Verzögerungsschaltung 25 weist
den gleichen variablen Betrag auf wie der der REFCLK-Periode und
addiert in Echtzeit eine Verzögerung
gemäß dem Steuersignal
der Verzögerungsschaltung 25.
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Unterdessen
kann eine Stromzuführung
im Zeitgeber 20 so unterteilt sein, dass der Verzögerungsschaltung 25 Elektrizität von einem
anderen System zugeführt
wird, um die Überlagerung
von in den Logikschaltungen des Speichers, des Zählers etc. erzeugten Stromzuführungsrauschen
zu verhindern.
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In
diesem Fall kann die Verzögerungsschaltung 25 interpoliert
werden, um immer die Umgebung des maximalen elektrischen Verbrauchsstroms
zu halten, ungeachtet vom Operationsmodus.
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Für diese
Interpolation des elektrischen Stroms sind vordem verschiedene Techniken
vorgeschlagen worden.
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Beispielsweise
werden, wie es in 7 gezeigt ist, eine Dummy-Schaltung
(FINE VD1 (Dummy)) 26-1 und eine Dummy-Schaltung (FINE
VD2 (Dummy)) 26-2 (im Folgenden gemeinsam als eine „Dummy-Schaltung 26" bezeichnet),
die den gleichen elektrischen Stromverbrauch aufweisen, in der Nähe der Verzögerungsschaltung 25 angeordnet
und wenn REFCLK durch die Inversionslogik der CLKENB-Daten penetriert
wird, kann der elektrische Stromverbrauch interpoliert werden (siehe
beispielsweise das Patentdokument 1, erstes Beispiel des Stands
der Technik).
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Weil
zudem an der Peripherie der Verzögerungsschaltung 25 eine
Schaltung angeordnet ist, die die Daten mit hoher Auflösung zum
Steuern des Verzögerungsbetrags
der Verzögerungsschaltung 25 in Echtzeit
verbreitet, ist darüber
hinaus auch die Interpolation des elektrischen Stromverbrauchs durch
die Kombination aus einer in 9 gezeigten
Steuerschaltung (Heizsteuerschaltung 27) und einer in 10 gezeigten
Heizschaltung 28 vorgeschlagen worden.
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Darüber hinaus
hat es auch den Vorschlag gegeben, anstelle der in 7 gezeigten
Dummy-Schaltung 26 die in 10 gezeigte
Heizschaltung 28 zu verwenden (siehe 11,
zweites Beispiel des Stands der Technik).
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Noch
weiter hat es auch den Vorschlag gegeben, wie es in 12 gezeigt
ist, die Heizschaltungen 28 und die Heizsteuerschaltungen 29 zu
verwenden (siehe beispielsweise das Patentdokument 2, drittes
Beispiel des Stands der Technik). Bei dieser Konfiguration sind
die Heizsteuerschaltungen 29 vorgesehen, um die vordere
Flanke und die hintere Flanke eines Eingangsimpulses und die vordere
Flanke und die hintere Flanke eines Ausgangsimpulses zu erfassen,
welcher in die Verzögerungsschaltung (CMOS-Schaltung)
eingegeben, durch sie fortgepflanzt und aus ihr ausgegeben wird,
und auf diese Weise ein Periodensignal für den Durchgang der vorderen
Flanke und ein Periodensignal für
den Durchgang der hinteren Flanke ausgibt. In der Umgebung der CMOS-Schaltung
sind ein Heizelement 28-1 zum Ausgleich der vorderen Flanke,
so dass immer dann, wenn kein Impulssignal vorhanden ist, ein konstanter Verbrauchsstrom
durchgelassen wird und der konstante Verbrauchsstrom nur während einer
Periode abgeschaltet wird, bei der das Periodensignal für den Durchgang
der vorderen Flanke empfangen wird, und ein Heizelement 28-2 zum
Ausgleich der hinteren Flanke, so dass der konstante Verbrauchsstrom nur
während
einer Periode abgeschaltet wird, bei der das Periodensignal für den Durchgang
der hinteren Flanke empfangen wird.
- Patentdokument 1: Japanische
Offenlegungsschrift Nr. 8-330920
- Patentdokument 2: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 11-074768
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Offenbarung der Erfindung
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Es
ist zwar wahr, dass das erste Beispiel des Stands der Technik effektiv
ist, aber es führt
zu einer größeren Anordnungsfläche, weil
die Verzögerungsschaltung 25 doppelt
angeordnet ist.
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Weil
das Eingangsimpulssignal der Verzögerungsschaltung 25 asynchron
mit dem Eingangsimpulssignal der Dummy-Schaltung 26 ist,
ist die Summe des Verbrauchsbetrags und des Interpolationsbetrags
des verbrauchten elektrischen Stroms infolge einer Schwankung zwischen
der Verzögerungsschaltung 25 und
der Dummy-Schaltung 26 darüber hinaus nicht konstant und
der Verbrauchsstrom ändert sich
mit der Änderung
des Operationsmodus, so dass die Möglichkeit einer Genauigkeitsverschlechterung
besteht, die von einer Temperaturschwankung und einer Belastungsschwankung
der Stromzuführung
herrührt.
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Weil
die Verzögerungsschaltung 25 durch die
Heizschaltung 28 interpoliert wird, die sich von dieser
Verzögerungsschaltung 25 vollständig unterscheidet,
ist die Summe des Verbrauchsbetrags und des Interpolationsbetrags
des verbrauchten elektrischen Stroms darüber hinaus beim zweiten Beispiel des
Stands der Technik und beim dritten Beispiel des Stands der Technik
infolge einer Schwankung zwischen den Schaltungen nicht konstant
und der und der Verbrauchsstrom ändert
sich mit der Änderung des
Operationsmodus, so dass die Möglichkeit
einer Genauigkeitsverschlechterung besteht, die von einer Temperaturschwankung
und einer Belastungsschwankung der Stromzuführung herrührt. Somit ist es, auch wenn
der Strom der herkömmlichen
Heizschaltung variabel ist, nicht möglich, eine genaue Messung
auszuführen,
so dass die Summe des Verbrauchsbetrags und des Interpolationsbetrags
konstant ist.
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Da
eine Schaltung zum Übertragen
von Daten durch die Heizschaltung interpoliert wird, die sich vollständig von
einer Schaltung wie etwa einer D-FF unterscheidet, ist die Summe
des Verbrauchsbetrags und des Interpolationsbetrags des verbrauchten elektrischen
Stroms darüber
hinaus infolge einer Schwankung nicht konstant, auch wenn sie durch eine
Simulation eingestellt werden, und der Verbrauchsstrom ändert sich
infolge der Änderung
des Operationsmodus, so dass die Möglichkeit einer Genauigkeitsverschlechterung
besteht, die von einer Temperaturschwankung und einer Belastungsschwankung
der Stromzuführung
herrührt.
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Die
Schwankung zwischen den Schaltungen hat sich in den CMOS insbesondere
zusammen mit dem Miniaturisierungsschub erhöht (proportional zu einem Kehrwert
1/SQRT (L·W)
der Quadratwurzel einer Gatterbreite·einer Gatterlänge). Zusätzlich ist eine
Zunahme der Schwankung in Form einer positiven Rückkopplung infolge einer geringeren
Stromzuführungsspannung
denkbar. Deshalb besteht das Problem, dass in einer Schaltung zur
Interpolation des verbrauchten elektrischen Stroms die einfache Einstellung
durch die Simulation die Verschlechterung der Genauigkeit infolge
der Nichtübereinstimmung
zwischen dem Verbrauchsbetrag und dem Interpolationsbetrag des verbrauchten
elektrischen Stroms zunimmt.
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Die
vorliegende Erfindung ist angesichts solcher Umstände gemacht
worden und ist darauf ausgerichtet, eine Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung,
ein Verfahren zum Einstellen eines Ausgleichsstrombetrags, einen
Zeitgeber und ein Halbleitertestgerät bereitzustellen, die in der
Lage sind, die Anordnungsfläche
einer Ausgleichsschaltung zu verringern und eine Schwankung zwischen
einer Verzögerungsschaltung
und einer Heizschaltung zu unterdrücken, so dass die Summe des
Verbrauchsbetrags und des Interpolationsbetrags des verbrauchten
elektrischen Stroms konstant ist, um die Genauigkeitsverschlechterung
zu unterdrücken,
die von einer Temperaturschwankung der Verzögerungsschaltung selbst und einer
Belastungsschwankung der Stromzuführung herrührt.
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Um
diese Aufgabe zu lösen,
enthält
eine Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung der vorliegenden Erfindung
eine Verzögerungsschaltung,
um einem Ausgangssignal eine Verzögerungszeit zu erteilen, und
ferner eine Ausgleichsschaltung, um einen Verbrauchsstrom der Verzögerungsschaltung
zu interpolieren, und die Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung umfasst
folgendes: eine Heizschaltung, die als Ausgleichsschaltung in der
Umgebung der Verzögerungsschaltung
vorgesehen ist; einen Oszillator, der im gleichen Stromzuführungsbereich
wie die Verzögerungsschaltung
vorgesehen ist; einen Periodenzähler,
der eine Ausgangsperiode des Oszillators misst; und eine Schaltung
zur Einstellung des Strombetrags der Heizschaltung, die den Strombetrag
der Heizschaltung so einstellt, dass die Differenz zwischen der
Ausgangsperiode des Oszillators in einem inaktiven Zustand und der
Ausgangsperiode des Oszillators in einem aktiven Zustand minimiert
wird.
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Wenn
die Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung solch eine Konfiguration
aufweist, ist die Heizschaltung als Ausgleichsschaltung vorgesehen, so
dass die Anordnungsfläche
im Vergleich zum Fall reduziert werden kann, bei dem eine Dummy-Schaltung,
die die gleiche Konfiguration aufweist wie die der Verzögerungsschaltung,
zusätzlich
als Ausgleichsschaltung vorgesehen ist.
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Darüber hinaus
wird der Strombetrag der Heizschaltung so eingestellt, dass die
Differenz zwischen der Ausgangsperiode des Oszillators im inaktiven
Zustand und der Ausgangsperiode des Oszillators im aktiven Zustand
minimiert wird. Auf diese Weise kann die Schwankung zwischen der
Verzögerungsschaltung
und der Heizschaltung unterdrückt werden,
so dass die Summe des Verbrauchsbetrags und des Interpolationsbetrags
des verbrauchten elektrischen Stroms konstant ist, wodurch es möglich gemacht
wird, die Genauigkeitsverschlechterung zu unterdrücken, die von
einer Temperaturschwankung der Verzögerungsschaltung und einer
Belastungsschwankung einer Stromzuführung herrührt.
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Darüber hinaus
umfasst die Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung der vorliegenden
Erfindung ein Gatter zur Verhinderung des Durchgangs einer Signalform,
das für
jede Stufe der Verzögerungsschaltung
den Durchgang einer Signalform verhindert, und die Schaltung zur
Einstellung des Strombetrags der Heizschaltung stellt den Strombetrag
der Heizschaltung für
jede Stufe und/oder für
jede Schaltung so ein, dass die Differenz zwischen der Ausgangsperiode
des Oszillators im inaktiven Zustand und der Ausgangsperiode des
Oszillators in jedem aktiven Zustand für jede Stufe der Verzögerungsschaltung
minimiert wird.
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Es
gilt zu beachten, dass die „Stufe" in 1 einen
Teil bedeutet, der zwischen den Gattern zur Verhinderung des Durchgangs
einer Signalform in der Verzögerungsschaltung
eingefügt
ist. Der Bereich dieser Stufe wird auf diese Art und Weise derart definiert,
dass die Stufe eine Einheit angibt, bei der der Verbrauchsstrom
infolge des Durchgangs eines Impulses gesteuert werden kann.
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Wenn
die Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung solch eine Konfiguration
aufweist, wird der Strombetrag der Heizschaltung so eingestellt,
dass die Differenz zwischen der Ausgangsperiode des Oszillators
in jedem inaktiven Zustand für
jede Stufe und der Ausgangsperiode des Oszillators im aktiven Zustand
minimiert wird. Auf diese Weise kann die Schwankung zwischen der
Verzögerungsschaltung und
der Heizschaltung unterdrückt
werden, so dass die Summe des Verbrauchsbetrags und des Interpolationsbetrags
des verbrauchten elektrischen Stroms konstant ist. Es ist deshalb
möglich,
die Genauigkeitsverschlechterung zu unterdrücken, die von einer Temperaturschwankung
der Verzögerungsschaltung selbst
und der Belastungsschwankung der Stromzuführung herrührt.
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Darüber hinaus
stellt ein Verfahren zur Einstellung eines Ausgleichsstrombetrags
den Betrag eines in einer Heizschaltung fließenden Ausgleichsstroms ein,
um den Verbrauchsstrom der Verzögerungsschaltung
zu interpolieren, und das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Messen einer Ausgangsperiode eines Oszillators, der im gleichen Stromzuführungsbereich
wie die Verzögerungsschaltung
vorgesehen ist, unter Verwendung eines Periodenzählers in einem inaktiven Zustand;
Umschalten eines Gatters zur Verhinderung des Durchgangs einer Signalform
so, dass die Verzögerungsschaltung für jede Stufe
arbeitet; Messen der Ausgangsperiode des Oszillators in einem aktiven
Zustand der Stufen für
jede Stufe der Verzögerungsschaltung
unter Verwendung des Periodenzählers;
und Einstellen des Strombetrags der Heizschaltung unter Verwendung einer
Schaltung zur Einstellung des Strombetrags der Heizschaltung derart,
dass die Differenz zwischen der Ausgangsperiode des Oszillators
im inaktiven Zustand und der Ausgangsperiode des Oszillators im
aktiven Zustand für
jede Stufe der Verzögerungsschaltung
minimiert wird.
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Wenn
das Verfahren zur Einstellung eines Ausgleichsstrombetrags wie oben
beschrieben beschaffen ist, ist der Oszillator im gleichen Stromzuführungsbereich
wie die Verzögerungsschaltung
vorgesehen und der Strombetrag der Heizschaltung kann so eingestellt
werden, dass die Differenz zwischen der Ausgangsperiode vom Oszillator,
gemessen im inaktiven Zustand, und der Ausgangsperiode vom Oszillator
im aktiven Zustand für
jede Stufe minimiert wird. Auf diese Weise können der Verbrauchsbetrag eines
Stroms in der Verzögerungsschaltung
und der Interpolationsbetrag in der Heizschaltung konstant gehalten
werden. Es ist deshalb möglich,
den Betrag des Verbrauchsstroms der gesamten Schaltung (Addition
der Verzögerungsschaltung
und der Heizschaltung) zu auszugleichen, um eine Änderung
in der einem Ausgangssignal (Zeitsteuerungsimpulssignal) erteilten
Verzögerungszeit zu
unterdrücken,
auch wenn die Temperaturschwankung der Verzögerungsschaltung und die Belastungsschwankung
der Stromzuführung
verursacht wird.
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Darüber hinaus
umfasst ein Zeitgeber der vorliegenden Erfindung folgendes: eine
Verzögerungsschaltung,
um einem Ausgangssignal eine Verzögerungszeit zu erteilen, und
eine Ausgleichsschaltung, um einen Verbrauchsstrom der Verzögerungsschaltung
zu interpolieren, und der Zeitgeber umfasst eine Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung,
die den Betrag eines in der Ausgleichsschaltung fließenden Ausgleichsstroms
einstellt, wobei die Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung die oben beschriebene Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung
enthält
(Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung nach Anspruch 1 oder 2).
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Wenn
der Zeitgeber solch eine Konfiguration aufweist, ist die Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung
im Zeitgeber vorgesehen und diese Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung
kann zusammen mit einem Periodenzähler, der die Ausgangsperiode
des Oszillators misst, den Strombetrag der Heizschaltung so einstellen,
dass die Differenz zwischen der Ausgangsperiode des Oszillators
im inaktiven Zustand und der Ausgangsperiode des Oszillators im
aktiven Zustand der Verzögerungsschaltung
minimiert wird.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
die Genauigkeitsverschlechterung der Verzögerungsschaltung zu unterdrücken, die
von einer Temperaturschwankung der Verzögerungsschaltung und der Belastungsschwankung
der Stromzuführung
herrührt.
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Darüber hinaus
umfasst der Zeitgeber der vorliegenden Erfindung eine Trigger-Signal-Ausgabeschaltung,
die ein Trigger-Signal ausgibt, um eine Zeitsteuerungserzeugungsoperation
auszuführen, und
der Periodenzähler
der Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung
misst die Ausgangsperiode des Oszillators, der im gleichen Stromzuführungsbereich wie
die Verzögerungsschaltung
vorgesehen ist, wenn das Trigger-Signal die Trigger-Signal-Ausgabeschaltung
ausgibt, um die Zeitsteuerungserzeugungsoperation zu starten.
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Bei
Empfang einer Anweisung zur Zeitsteuerungserzeugung von einem Testprozessor
(einer Rechnereinheit eines Halbleitertestgeräts) gibt die Trigger-Signal-Ausgabeschaltung
ein Trigger-Signal an den Zeitgeber aus und der Zeitgeber erzeugt
eine Zeitsteuerung nach einer festgelegten Zeit vom Trigger-Signal.
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Wenn
der Zeitgeber solch eine Konfiguration aufweist, wird die Ausgangsperiode
des Oszillators vom Startpunkt der Zeitsteuerungserzeugungsoperation
ab gemessen, so dass der Betrag des Verbrauchsstroms in der Heizschaltung
eingestellt wird, wodurch es möglich
gemacht wird, ein Zeitsteuerungsimpulssignal mit einer hochgenauen
Verzögerungszeit
auszugeben.
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Darüber hinaus
beinhaltet ein Halbleitertestgerät
der vorliegenden Erfindung: einen Zeitgeber, der ein verzögertes Taktsignal
ausgibt, das durch Verzögern
eines Referenztaktsignals für
eine festgelegte Zeit erhalten wird; einen Mustergenerator, der ein
Testmustersignal synchron mit dem Referenztaktsignal ausgibt; einen
Signalform-Former, der das Testmustersignal gemäß einem Prüfling formt und das geformte
Testmustersignal an den Prüfling
sendet; und einen Logikkomparator, der ein Erwiderungsausgabesignal
des Prüflings
mit einem Erwartungswertdatensignal vergleicht, wobei der Zeitgeber einen
Zeitgeber nach Anspruch 4 oder 5 enthält.
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Wenn
das Halbleitertestgerät
solch eine Konfiguration aufweist, kann der Zeitgeber ein Zeitsteuerungsimpulssignal
derart mit einer hochgenauen Verzögerungszeit auszugeben, dass
es möglich ist,
einen genaueren Leistungstest eines Halbleiters auszuführen.
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Wie
es oben beschrieben wird, wird der Strombetrag der Heizschaltung
so eingestellt, dass die Differenz zwischen der Ausgangsperiode
des Oszillators im inaktiven Zustand und der Ausgangsperiode des
Oszillators im aktiven Zustand für
jede Stufe der Verzögerungsschaltung
minimiert wird. Auf diese Weise kann die Schwankung zwischen der
Verzögerungsschaltung
und der Heizschaltung unterdrückt werden,
so dass die Summe des Verbrauchsbetrags und des Interpolationsbetrags
des verbrauchten elektrischen Stroms konstant ist. Es ist deshalb
möglich,
die Genauigkeitsverschlechterung der Verzögerungsschaltung zu unterdrücken, die
von einer Temperaturschwankung der Verzögerungsschaltung und der Belastungsschwankung
der Stromzuführung
herrührt.
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Darüber hinaus
kann die Anordnungsfläche im
Vergleich zum Fall, bei dem eine Dummy-Schaltung als Ausgleichsschaltung
vorgesehen ist, verrigert werden, da die Heizschaltung als Ausgleichsschaltung
vorgesehen ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 ist
ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration eines Zeitgebers der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Schaltungsdiagramm, das eine andere Konfiguration des Zeitgebers
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist
ein Ablaufdiagramm, das Änderungen
verschiedener Signale, die vom Zeitgeber der vorliegenden Erfindung
ausgegeben werden, über die
Zeit und Änderungen
einer Stromzuführungsschwankung über die
Zeit zeigt;
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4 ist
ein Schaltungsdiagramm und ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung
der Funktionsweise einer Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung der
vorliegenden Erfindung;
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5 ist
ein Schaltungsdiagamm zur Erläuterung
der Funktionsweise der Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung der vorliegenden
Erfindung und ist ein I-V-Kennliniengraph
eines Leistungstransistors;
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6 ist
ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Halbleitertestgeräts der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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7 ist
ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration eines herkömmlichen
Zeitgebers zeigt;
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8 ist
ein Ablaufdiagramm, das Änderungen
verschiedener Signale, die vom herkömmlichen Zeitgeber ausgegeben
werden, über
die Zeit zeigt;
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9 ist
ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration einer herkömmlichen
Heizsteuerschaltung zeigt;
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10 ist
ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration einer herkömmlichen
Heizschaltung zeigt;
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11 ist
ein Schaltungsdiagramm, das eine andere Konfiguration des herkömmlichen
Zeitgebers zeigt; und
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12 ist
ein Schaltungsdiagramm, das eine noch andere Konfiguration des herkömmlichen Zeitgebers
zeigt.
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Bester Modus
zur Ausführung
der Erfindung
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel einer
Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung, eines Verfahrens zum Einstellen
eines Ausgleichsstrombetrags, eines Zeitgebers und eines Halbleitertestgeräts der vorliegenden
Erfindung beschrieben werden.
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Zuerst
wird unter Bezugnahme auf 1 das Ausführungsbeispiel
der Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung der vorliegenden Erfindung
und des diese Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung umfassenden Zeitgebers
beschrieben werden.
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1 ist
ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration eines Zeitgebers beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
zeigt.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, weist ein Zeitgeber 20a als
Hauptkomponenten einen Rate-Speicher 21, einen Periodenzähler (COUNTER) 22,
einen Zeitsteuerungs speicher 23, ein FIFO 24,
eine Verzögerungsschaltung
(FINE VD1) 25-1, eine Verzögerungsschaltung (FINE VD2) 25-2,
eine Heizschaltung 28-1, eine Heizschaltung 28-2,
ein Gatter 30-1 zur Verhinderung des Durchgangs einer Signalform,
ein Gatter 30-2 zur Verhinderung des Durchgangs einer Signalform,
einen Ringoszillator (RING OSC) 31, einen Ausgangsperiodenzähler (Period
CTR) 32 und eine Schaltung 33 zur Einstellung
des Heizstrombetrags auf.
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Es
gilt zu beachten, dass die Hauptkomponenten, wie etwa der Rate-Speicher 21,
beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
nur beispielhaft zur besseren Erläuterung erklärt werden,
aber die Komponenten beim vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht auf die
Komponenten, wie den Rate-Speicher 21, beschränkt sind
und der Zeitgeber zudem andere Komponenten umfasst, die nötig sind,
um ein Zeitsteuerungsimpulssignal auszugeben.
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Darüber hinaus
wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine Schaltung eine „Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung" genannt, die die
Verzögerungsschaltung 25-1 und
die Verzögerungsschaltung 25-2 (im
Folgenden gemeinsam als eine „Verzögerungsschaltung 25" bezeichnet),
die Heizschaltung 28-1 und die Heizschaltung 28-2 (im
Folgenden gemeinsam als eine „Heizschaltung 28" bezeichnet), das
Gatter 30-1 zur Verhinderung des Durchgangs einer Signalform
und das Gatter 30-2 zur Verhinderung des Durchgangs einer
Signalform (im Folgenden gemeinsam als ein „Gatter 30 zur Verhinderung des
Durchgangs einer Signalform" bezeichnet),
den Ringoszillator und den Ausgangsperiodenzähler 32 beinhaltet.
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Hier
haben der Rate-Speicher 21, der Periodenzähler 22,
der Zeitsteuerungsspeicher 23 und das FIFO 24 die
gleiche Funktion wie ein Rate-Speicher 21, ein Periodenzähler 22,
ein Zeitsteuerungsspeicher 23 und ein FIFO 24 des
Zeitgebers 20-1, der in 7 gezeigt
ist, und diese werden deshalb nicht erläutert.
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Es
ist möglich,
für die
Verzögerungsschaltung 25 eine
CMOS-Schaltung zu verwenden, die aus einem IC vom CMOS-Typ aufgebaut
ist, der ein LSI enthält.
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Diese
Verzögerungsschaltung 25 erteilt
dem Zeitsteuerungsimpulssignal (Ausgangssignal) eine Verzögerungszeit
(leichte Verzögerung)
und ein Verbrauchsstrom i fließt
an der ansteigenden Flanke und abfallenden Flanke des Zeitsteuerungsimpulssignals.
Dieser Verbrauchsstrom i beeinflusst die Temperatur innerhalb des
IC und den Betrag der Fortpflanzungsverzögerung und eine Betriebsspannung der
CMOS-Schaltung.
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Die
Heizschaltung (Ausgleichsstrom) 28 kann aus einer Stromquelle,
einem Schalter, einem Widerstand oder dergleichen aufgebaut sein
und ist in der Umgebung der Verzögerungsschaltung 25 angeordnet,
um den Verbrauchsstrom i der Verzögerungsschaltung 25 zu
interpolieren.
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Es
gilt zu beachten, dass eine Heizsteuerschaltung 29-1 und
eine Heizsteuerschaltung 29-2 (im Folgenden gemeinsam als
eine „Heizsteuerschaltung 29" bezeichnet)
vorgesehen sein kann, wie es in 2 gezeigt
ist, um einen Ausgleichsstrom der Heizschaltung 28 zu steuern.
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Die
Heizsteuerschaltung 29 weist eine Funktion und Konfiguration ähnlich der
einer in 12 gezeigten Heizsteuerschaltung 29 auf.
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Das
Gatter 30 zur Verhinderung des Durchgangs einer Signalform
ist für
jede Stufe der Verzögerungsschaltung 25 vorgesehen
und verhindert den Durchgang der zur Verzögerungsschaltung 25 gesendeten
Signalformen.
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Der
Ringoszillator 31 ist, wie es in 1 gezeigt
ist, eine Schaltung, in der n Inverter in Reihe verbunden sind,
so dass ihr Ausgangssignal in ihre Eingabeseite rückgekoppelt
wird, so dass eine Oszillation verursacht wird, und der Ringoszillator 31 ist
im gleichen Stromzuführungsbereich
angeordnet wie die Verzögerungsschaltung 25.
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Der
Ausgangsperiodenzähler
(Periodenzähler) 32 misst
in Erwiderung auf das Trigger-Signal (TGSTART) die Periode des Ausgangssignals
des Ringoszillators 31.
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Die
Schaltung 33 zur Einstellung des Heizstrombetrags variiert
den Strombetrag (Ausgleichsstrombetrag) der Heizschaltung 28.
Jede Stufe oder jede Schaltung der Heizschaltung 28 weist
einen Strombetrag auf, der durch die Schaltung 33 zur Einstellung
des Heizstrombetrags variiert werden kann.
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Diese
Schaltung 33 zur Einstellung des Heizstrombetrags kann
den gleichen Aufbau aufweisen wie beispielsweise der einer in 10 gezeigten Heizschaltung
und kann aus einem Register und aus einem Speicher S0 bis Sn erhalten.
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In
der in 10 gezeigten Heizschaltung dienen
Pch·zwei
Stufen + Nch·eine
Stufe auf der linken Seite als eine Schaltung zum Erzeugen einer Vorspannung
und die rechte Seite dient als eine DAC zur Aufnahme der Vorspannung,
um die digitalen Daten (S0 bi Sn) in einen Strom zu konvertieren.
Das untere Nch der DAC ist kein Transistor, der als eine Stromquelle
verwendet wird, sondern als eine Widerstandskomponente verwendet
wird.
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Es
gilt zu beachten, dass es vordem im Zeitgeber 20 ein Signal,
das ein Triggersignal (TGSTART) genannt wird, zum Ausführen einer
Zeitsteuerungserzeugungsoperation gegeben hat. Dieses wird aus einer
Schaltung 40 zur Ausgabe eines Trigger-Signals ausgegeben.
Der Zeitgeber besitzt beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Funktion,
in Erwiderung auf das Trigger-Signal in Übereinstimmung mit dem Beginn
der Zeitsteuerungserzeugungsoperation die Periode des Periodenzählers zu messen.
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 3 ein Verfahren
zur Einstellung des Strombetrags der Heizschaltung im Zeitgeber
des vorliegenden Ausführungsbeispiels
(Verfahren zum Einstellen eines Ausgleichsstrombetrags) erläutert werden.
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3 ist
ein Einstelldiagramm, das den Ablauf der Einstellung des Strombetrags
der Heizschaltung zeigt.
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Die
Einstellung des Strombetrags der Heizschaltung wird in der folgenden
Prozedur ausgeführt.
- (1) Es wird die Periode des Ringoszillators
in einem Zustand gemessen, in dem sich der Zeitgeber 20a nicht
in Betrieb befindet (Bereitschaftszustand, inaktiver Zustand) ((c)
in 3, eine erste CTR-Messperiode).
- (2) Die betreffende Schaltung alleine wird in Betrieb gesetzt
und die Periode des Ringoszillators 31 wird in Übereinstimmung
mit dem Beginn der Zeitsteuerungserzeugungsoperation ((a), (b) in 3)
durch das Trigger-Signal (TGSTART) ((c) in 3, zweite
CTR-Messperiode) gemessen. Es gilt zu beachten, dass der Zustand
nach dem Beginn der Zeitsteuerungserzeugungsoperation ein „aktiver
Zustand" genannt
wird.
- (2-1) Zuerst wird die Verzögerungsschaltung 25-1 eingestellt.
Als eine Einstellung, bei der sich die Daten im in 1 gezeigten
FIFO 24 nicht ändern,
werden „ENB1
= H" und „ENB2 =
L" so eingestellt,
dass die Verzögerungsschaltung 25-1 das
Impulssignal durchlässt
und die Verzögerungsschaltung 25-2 das
Impulssignal nicht durchlasst.
- (2-2) Nach der Einstellung der Verzögerungsschaltung 25-1 werden „ENB1 =
H" und „ENB2 = L" als Einstellung
festgelegt, bei der sich die Daten im FIFO 24 nicht ändern, so
dass sowohl die Verzögerungsschaltung 25-1 als
auch die Verzögerungsschaltung 25-2 das
Impulssignal durchlässt.
- (2-3) Nach der Einstellung der Verzögerungsschaltung 25-1 und
der Verzögerungsschaltung 25-2 wird
eine Einstellung vorgenommen, bei der sich die Daten im FIFO 24 ändern.
- (3) Der Strombetrag des Heizelements wird so eingestellt, dass
die Differenz zwischen der Periode von (1) und (2) minimiert wird
((d) in 3).
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Es
gilt zu beachten, dass ein Mittelwert von Schwankungen einer Oszillationsperiode
von ROSC infolge der Lastregulation als eine Stromzuführungsschwankung
gemessen wird (Unterschied zwischen dem aktiven Zustand und dem
Bereitstellungszustand).
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Wenn
der Strombetrag der Heizschaltung in einer solchen Prozedur eingestellt
wird, wird die Einstellung so vorgenommen, dass die Differenz zwischen
den Perioden der Ausgabe vom Ringoszillator in den Betriebs- und
inaktiven Zuständen
des Zeitgebers minimiert wird. Es ist daher möglich, eine konstante Summe
des Verbrauchsbetrags des elektrischen Stroms in der Verzögerungsschaltung
und des Interpolationsbetrags in der Heizschaltung zu halten. Deshalb
ist es möglich,
die Verschlechterung der Genauigkeit der Verzögerungszeit infolge einer Temperaturschwankung,
die sich aus der Schwankung des verbrauchten elektrischen Stroms
der Verzögerungsschaltung
selbst ergibt, und infolge von Belastungsschwankungen einer Stromzuführung zu
unterdrücken.
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Darüber hinaus
ist die Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
im Zeitgeber 20 vorgesehen, wie es in 1 etc.
gezeigt ist. Auf diese Weise ist es beim Zeitgeber 20 möglich, die
Genauigkeit der dem Zeitsteuerungsimpulssignal erteilten Verzögerungszeit zu
erhöhen.
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Darüber hinaus
kann der Zeitgeber 20, der beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung umfasst, in einem Halbleitertestgerät 1 vorgesehen
sein, wie es in 6 gezeigt ist. Demgemäß wird im
Halbleitertestgerät 1 ein
Halbleitertest unter Verwendung des Zeitsteuerungsimpulssignals,
das die verbesserte Genauigkeit der Verzögerungszeit aufweist, derart
ausgeführt,
dass ein genaueres Testergebnis erhalten werden kann.
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 4 die Funktionsweise
der Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung der vorliegenden Erfindung
erläutert
werden.
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Die
Stufen (Stufe 1, Stufe 2, Stufe 3) sind durch
Gatter 30 zur Verhinderung des Durchgangs einer Signalform
(UND-Gatter) getrennt ((i) in 4).
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Die
CMOS-Schaltung legt nur während
des Durchgangs eines Impulses einen Strom an.
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Wie
es in 4 gezeigt ist, fließt der in jeder Stufe zu fließende Strom
nur während
des Impulsdurchgangs ((ii) bis (v) in 4 für den „Impulsdurchgang" und (vi), (vii)
und (viii) für
den „Stufenstrom").
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Eine
Interpolierungsschaltung wird so gesteuert, dass sie nur abgeschaltet
wird, wenn der Impuls in der Verzögerungsschaltung durchgelasen wird,
wohingegen sie so gesteuert wird, dass ein eingestellter Strom fließen kann,
wenn der Impuls nicht durchgelassen wird ((ix), (x) und (xi) in 4).
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Wenn
der Strom der Heizschaltung überhaupt
nicht fließt,
ist ein Gesamtstrom (in der Verzögerungsschaltung
und im Heizelement fließende Ströme) so,
wie es durch eine dünne
durchgezogene Linie durch (xii) in 4 angegeben
ist. Wenn das Heizelement auf einen optimalen Wert eingestellt ist, beläuft sich
der Gesamtstrom jedoch auf einem konstanten Wert in der Umgebung
des maximalen Werts, wie es durch eine dicke durchgezogene Linie angegeben
ist.
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Es
gilt zu beachten, dass 4 zur verständlicheren Erläuterung
nur den elektrischen Stromverbrauch auf der Grundlage des Durchgangs
einer vorderen Flanke zeigt.
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Darüber hinaus
nimmt bei einer in (a) von 5 gezeigten
Schaltung, wenn sich der Verbrauchsstrom der Verzögerungsschaltung
um ΔI ändert, die
an die Verzögerungsschaltung
angelegte Spannung um einen Wert ab, der durch die folgende Gleichung
berechnet wird. Betrag
des Spannungsabfalls = ΔV
+ ΔI·(R1 +
R2) (Gleichung 1)
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Ein
durch diese Gleichung 1 erhaltener Wert ist, wie es in (b) von 5 gezeigt
ist.
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Beispielsweise ändert sich
eine Fortpflanzungsverzögerungszeit
in der CMOS um etwa 0,04 % bis 0,11 % pro Millivolt, so dass die
Verzögerungszeit
für den
durch Gleichung 1 berechneten Betrag des Spannungsabfalls schwankt,
der mit diesem Spannungskoeffizienten multipliziert wird (Genauigkeitsverschlechterung). Schwankung der Fortpflanzungsverzögerungszeit
= 0,11 [%/mV)·(ΔV + ΔI·(R1 +
R2))·Tpd
(Fortpflanzungsverzögerungszeit) (Gleichung 2)
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Auch
wenn sich die Betriebsgeschwindigkeit ändert, tritt keine Genauigkeitsverschlechterung
infolge eines Spannungsabfalls auf, so lange es keine Änderung
der Summe der in der ganzen Verzögerungsschaltung
fließenden
Ströme
gibt.
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Aus
dem Beschriebenen wird verständlich, dass
es wichtig ist, einen konstanten Stromwert der CMOS zu halten, um
die Verschlechterung der Genauigkeit zu verhindern.
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Während oben
das bevorzugte Ausführungsbeispiel
der Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung, des
Verfahrens zur Einstellung des Ausgleichsstroms, des Zeitgebers
und des Halbleitertestgeräts der
vorliegenden Erfindung beschieben worden ist, versteht es sich von
selbst, dass die Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung,
das Verfahren zur Einstellung des Ausgleichsstroms, der Zeitgeber
und das Halbleitertestgerät
der vorliegenden Erfindung nicht ausschließlich auf das oben beschriebene
Ausführungsbeispiel
beschränkt
sind und innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung verschiedene Modifikationen
vorgenommen werden können.
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Beispielsweise
wird beim Aufbau des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels die Heizschaltung
als eine Ausgleichsschaltung der Verzögerungsschaltung verwendet,
aber die Ausgleichsschaltung ist nicht auf die Heizschaltung beschränkt und
beispielsweise kann ebenso eine in 7 gezeigte Dummy-Schaltung
als Ausgleichsschaltung verwendet werden. Das heißt, die
vorliegende Erfindung kann auch in der Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung
und im Zeitgeber genutzt werden, die die Dummy-Schaltung verwenden.
Die Heizschaltung kann jedoch eine kleinere Anordnungsfläche als
die Dummy-Schaltung erzielen.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung ist eine Erfindung, die eine Technik zur Einstellung
eines Ausgleichsstroms in einer Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung
eines Zeitgebers betrifft und kann deshalb für ein Gerät genutzt werden, die eine
Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung,
eine Ausgleichsschaltung, einen Zeitgeber etc. umfasst.
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Zusammenfassung:
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Um
die Anordnungsfläche
einer Ausgleichsschaltung zu verringern und die Verschlechterung der
Genauigkeit einer Verzögerungszeit
zu unterdrücken,
die durch eine Temperaturschwankung infolge einer Stromschwankung
einer Verzögerungsschaltung
selbst verursacht wird oder durch eine Belastungsschwankung einer
Stromzuführung
verursacht wird.
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Eine
Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung, die eine Verzögerungsschaltung
(25) enthält, um
einem Zeitsteuerungsimpulssignal eine Verzögerungszeit zu erteilen, und
ferner eine Ausgleichsschaltung (Heizschaltung 28), um
einen Verbrauchsstrom der Verzögerungsschaltung
zu interpolieren, wobei die Verbrauchsstrom-Ausgleichsschaltung
folgendes umfasst: einen Ringoszillator (31), der im gleichen
Stromzuführungsbereich
wie die Verzögerungsschaltung
(25) vorgesehen ist; einen Ausgangsperiodenzähler (32)
zum Messen der Ausgangsperiode des Ringoszillators; und eine Schaltung
(33) zur Einstellung des Strombetrags der Heizschaltung,
die den Strombetrag der Heizschaltung (28) für jede Stufe
oder für
jede Schaltung so einstellt, dass die Differenz zwischen der Ausgangsperiode
des Ringoszillators (31) in einem Bereitschaftszustand
und der Ausgangsperiode des Ringoszillators (31) im aktiven
Zustand minimiert wird.